主动视角双目测距系统及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及远程测距技术领域，特别涉及一种主动视角双目测距系统及方法。
【背景技术】
[0002] 在远距离测距中目前常用的测距方法为激光测距或无线电测距，但激光测距和无 线电皆为主动测距方法，易被侦测反制。
[0003] 在被动视觉测距技术中，双目测距方法应用广泛，已有的测距方法应用较多的为 视角测距法和平行光轴测距法，前者结构复杂，体积庞大，后者测量距离受限。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术中视角测距法结构复杂，体积庞大，平行光轴测距法测量距离 受限的缺点，提出一种主动视角双目测距系统及方法。
[0005] -种主动视角双目测距系统，其包括如下单元：
[0006] 图像获取单元，用于通过检测相机获取双目图像；
[0007]目标区域截取单元，用于从双目图像中截取目标区域，截取的目标区域包括获取 模板图像和被测区域图像；
[0008] 匹配单元，用于通过快速匹配算法匹配最佳匹配的目标图像；
[0009] 视图偏差计算单元，用于根据模板图像、最佳匹配的目标图像以及模板图像、最佳 匹配的目标图像与双目图像的坐标对应关系获取双目图像之间的视图偏差；
[0010]距离测量单元，用于根据视图偏差、双目相机成像点距离以及估算的第一参数、第 二参数建立主动视角测距模型，并根据主动视角测距模型对被测目标距离进行测量。
[0011] 在本发明所述的主动视角双目测距系统中，
[0012] 所述目标区域截取单元包括：
[0013] 从双目图像的左目图像的初始锁定中心区域获取模板图像;从双目图像的右目图 像的搜索中心区域获取被测区域图像。
[0014] 在本发明所述的主动视角双目测距系统中，
[0015] 所述匹配单元包括：
[0016] 统计量获取子单元，用于获取左目图像中模板图像S的水平有序统计量Hm。和垂直 有序统计量Η?;
[0017]初始化子单元，用于令i = i;
[0018] 被测区域图像获取子单元，用于获取左目图像中被测区域图像D(i);
[0019] 偏差值获取子单元，用于计算S和D(i)的水平偏差值Aji)以及垂直偏差值 ⑴；
[0020] 跳转判断子单元，用于设置i = i+Ι，如果i >n，则跳转到匹配子单元，否则跳转到 被测区域图像获取子单元；
[0021 ]匹配子单元，用于在水平偏差值集合△。和垂直偏差值集合△ r中按预定规则搜索 水平最小偏差值Δ onin以及垂直最小偏差值Δ rmin;预定规则如下：
[0022]
[0023] 则D(k)即为最佳匹配的目标图像。
[0024]在本发明所述的主动视角双目测距系统中，
[0025] 所述距离测量单元中，主动视角测距模型如下：
[0026] kaLhri-2kbL = B，其中ka为第一参数，kb为第二参数，L为被测目标的距离，hri为像素 偏差，B为双目相机成像点距离。
[0027]在本发明所述的主动视角双目测距系统中，第一参数ka、第二参数kb通过最小二乘 估计方法进行估算。
[0028]本发明还提供一种主动视角双目测距方法，其包括如下步骤：
[0029] S1、通过检测相机获取双目图像；
[0030] S2、从双目图像中截取目标区域，截取的目标区域包括获取模板图像和被测区域 图像；
[0031] S3、通过快速匹配算法匹配最佳匹配的目标图像；
[0032] S4、根据模板图像、最佳匹配的目标图像以及模板图像、最佳匹配的目标图像与双 目图像的坐标对应关系获取双目图像之间的视图偏差；
[0033] S5、根据视图偏差、双目相机成像点距离以及估算的第一参数、第二参数建立主动 视角测距模型，并根据主动视角测距模型对被测目标距离进行测量。
[0034]在本发明所述的主动视角双目测距方法中，
[0035] 所述步骤S2包括：
[0036]从双目图像的左目图像的初始锁定中心区域获取模板图像;从双目图像的右目图 像的搜索中心区域获取被测区域图像。
[0037]在本发明所述的主动视角双目测距方法中，
[0038] 所述步骤S3包括：
[0039] S31、获取左目图像中模板图像S的水平有序统计量Hm。和垂直有序统计量Hmr;
[0040] S32、令i = l;
[0041 ] S33、获取左目图像中被测区域图像D(i);
[0042] S34、计算S和D(i)的水平偏差值Ac(i)以及垂直偏差值Ar(i);
[0043] S35、设置i = i+1，如果i >n，则跳转到S36，否则跳转到S33;
[0044] S36、在水平偏差值集合△。和垂直偏差值集合△ r中按预定规则搜索水平最小偏差 值A ?in以及垂直最小偏差值Δ rmin;预定规则如下：
[0045]
[0046] 则D(k)即为最佳匹配的目标图像。
[0047]在本发明所述的主动视角双目测距方法中，
[0048] 所述步骤S5中，主动视角测距模型如下：
[0049] kaLhri-2kbL = B，其中ka为第一参数，kb为第二参数，L为被测目标的距离，hri为像素 偏差，B为双目相机成像点距离。
[0050] 在本发明所述的主动视角双目测距方法中，第一参数ka、第二参数kb通过最小二乘 估计方法进行估算。
[0051] 实施本发明提供的主动视角双目测距系统及方法具有以下有益效果:能够突出图 像模板和目标的形态特征，以提高特征识别的准确性，降低误判率。在目标搜索中，采用一 维匹配、两维确认的方法，提高搜索效率，缩短搜索时间。
【附图说明】
[0052]图1是本发明实施例的主动视角双目测距系统结构框图；
[0053]图2是本发明实施例的主动视角双目测距方法流程图；
[0054]图3为本发明实施例的硬件结构框图；
[0055]图4为目标区域截取示意图；
[0056] 图5为双目采样图像；
[0057] 图6为双目图像灰度直方图；
[0058]图7为双目图像三维形貌；
[0059]图8为左目图像0.25采样图像灰度形貌；
[0060]图9为两维有序统计值图；
[0061 ] 图10为主动视角测距原理图；
[0062]图11为偏差计算原理图；
[0063]图12为一般目标测距原理图；
[0064]图13为极限视角情况图；
[0065]图14为最大测量距离示意图。
【具体实施方式】
[0066]如图1所示，本发明实施例提供一种主动视角双目测距系统，主动视角双目测距系 统实现的硬件图如图3所示。检测相机1、检测相机2用于获取双目图像，电源板3用于为硬件 系统供电，TFT显示器4用于显示过程和结果，中央处理器5用于处理数据，参数调节板6用于 调节参数。主动视角双目测距系统包括如下单元：
[0067] 图像获取单元10,用于通过检测相机获取双目图像；
[0068] 目标区域截取单元20，用于从双目图像中截取目标区域，截取的目标区域包括获 取模板图像和被测区域图像。
[0069] 可选地，
[0070] 所述目标区域截取单元20包括：
[0071] 从双目图像的左目图像的初始锁定中心区域获取模板图像;从双目图像的右目图 像的搜索中心区域获取被测区域图像。
[0072] 目标区域截取主要获取模板图像和被测区域图像，以实现目标匹配。设模板图像 为S，被测区域图像为D，则S和D满足如下条件。
[0073]
(1 )
[0074] 式中：
[0075] h-左目图像；
[0076] Ir一右目图像。
[0077] 在双目测距中，模板图像S从左目初始锁定中心区域获取，设左目图像初始锁定中 心为(xci，yci)，贝iJS为
[0078]
C2)
[0079] 式中：
[0080] dm-匹配尺度。
[0081] 测区域图像D从右目图像搜索中心区域获取，设右目图像搜索中心为(Xsr，ysr)，则 D为
[0082]
(3)
[0083]在一个完整搜索中，D搜索区域应该遍历整个右目图像，即
[0084]
(4)
[0085] 式中：
[0086] Wr一右目图像宽度；
[0087] hr-右目图像高度。
[0088] 在本双目测距系统中，由于双目相机平行安装，且市场水平轴线同轴，因此模板图 像从左目图像水平轴中心获取。
[0089]
(5；
[0090] 根据系统安装特点，和模板区域匹配的被测区域能而且仅能出现在右目图像水平 轴线上，因此被测图像搜索中心满足如下条件：
[0091]
(.6.)
[0092] 经过上述改进，检测图像提取区域大大缩小，有效抑制了匹配中冗余计算。
[0093]根据双目测距原理，被测区域能而且仅能出现在模板坐标的右侧，即实际可能搜 索区域内搜索中心满足如下条件：
[0094]
(7)
[0095] 上式的D图像获取方法为理论最优方法，该方法实现可能搜索区域的最小化，为整 个测距方法实时性奠定基础。
[0096] 目标区域截取示意图如图4所示。
[0097]匹配单元30,用于通过快速匹配算法匹配最佳匹配的目标图像。
[0098] 可选地，所述匹配单元30包括：
[0099]统计量获取子单元，用于获取左目图像中模板图像S的水平有序统计量Hm。和垂直 有序统计量Η?;
[0?00]初始化子单元，用于令;[=1;
[0101] 被测区域图像获取子单元，用于获取左目图像中被测区